(57)【要約】      （修正有）【課題】ＣＣＤやＣＭＯＳセンサなどの撮像素子を用いた薄型の撮像装置が多く用いられており、位置計測対象を複数の撮像装置で撮像して所定の画像処理を施すことにより、位置計測対象の位置を計測している。この時、視野を広くしても、分解能の低下を抑制できる撮像装置、位置計測装置及び撮像方法並びに位置計測方法を提供する。【解決手段】視野Ｖ１〜Ｖ３の像を撮像する撮像素子２を備える。複数の視野の像を重ねて撮像素子に撮像可能とする像重ね部３を備える。前記像重ね部は、入射した光の少なくとも一部を前記撮像素子に入射させるビームスプリッターを有する。【選択図】図１
2013068541.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
視野の像を撮像する撮像素子を備える撮像装置であって、
複数の前記視野の像を重ねて前記撮像素子に撮像可能とする像重ね部を備える撮像装置。
【請求項２】
請求項１記載の撮像装置において、
前記像重ね部は、入射した光の少なくとも一部を前記撮像素子に入射させるビームスプリッターを有する撮像装置。
【請求項３】
請求項２記載の撮像装置において、
前記ビームスプリッターは、クロスプリズムまたはハーフミラーを含む撮像装置。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか一項に記載の撮像装置において、
前記撮像素子が撮像した複数の像のうち、所定の処理を行う像を選択させる処理選択部を備える撮像装置。
【請求項５】
請求項４記載の撮像装置において、
前記処理選択部は、前記複数の視野を含む領域を一括して撮像する撮像部と、該撮像部の撮像結果に基づいて、前記所定の処理の対象となる像を選択する像選択部とを備える撮像装置。
【請求項６】
請求項４記載の撮像装置において、
前記処理選択部は、前記複数の視野の数をｎ個としたときに、少なくとも（ｎ−１）個の視野の像の前記撮像素子への光路に設けられたシャッター部と、前記シャッター部の開閉に応じた前記撮像素子の撮像結果に基づいて、前記所定の処理の対象となる像を選択する像選択部とを備える撮像装置。
【請求項７】
請求項１から６のいずれか一項に記載の撮像装置において、
前記視野の像を前記撮像素子に結像させる結像光学系を備える撮像装置。
【請求項８】
請求項１から７のいずれか一項に記載の撮像装置において、
前記撮像素子は、撮像可能範囲の一部で前記視野の像を撮像するＣＭＯＳセンサを備える撮像装置。
【請求項９】
請求項１から８のいずれか一項に記載の撮像装置を備え、前記視野内の所定の位置を計測する位置計測装置。
【請求項１０】
請求項９に記載の位置計測装置において、
前記撮像装置を複数備え、前記複数の撮像装置の視野の重なる方向が、互いに異なる位置計測装置。
【請求項１１】
請求項９または１０記載の位置計測装置において、
前記視野内の所定の位置には、発光点が形成されている位置計測装置。
【請求項１２】
撮像素子を用いて視野の像を撮像する撮像方法であって、
複数の前記視野の像を前記撮像素子に重ねて撮像させることと、
重ねて撮像した複数の像を切り分けることと、
を含む撮像方法。
【請求項１３】
請求項１２記載の撮像方法を用いて計測対象の位置を計測する位置計測方法。
【請求項１４】
構造物の形状に関する設計情報を作製する設計工程と、
前記設計情報に基づいて前記構造物を作成する成形工程と、
作製された前記構造物の形状を請求項１３に記載の位置計測方法を用いて計測する工程と、
前記測定工程で得られた形状情報と、前記設計情報とを比較する検査工程と、
を有することを特徴とする構造物の製造方法。
【請求項１５】
前記作製された前記構造物の形状を測定する測定装置を、請求項１３に記載の位置計測方法で計測することを、
前記計測する工程は含む請求項１４に記載の構造物の製造方法。
【請求項１６】
前記検査工程の比較結果に基づいて実行され、前記構造物の再加工を実施するリペア工程を有することを特徴とする請求項１５に記載の構造物の製造方法。
【請求項１７】
前記リペア工程は、前記成形工程を再実行する工程であることを特徴とする請求項１６に記載の構造物の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、撮像装置、位置計測装置及び撮像方法、位置計測方法、並びに構造物の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、ＣＣＤやＣＭＯＳセンサなどの撮像素子（光電変換素子）を用いた薄型の撮像装置が多く用いられており、位置計測対象を複数の撮像装置で撮像して所定の画像処理を施すことにより、位置計測対象の位置を計測する技術が提供されている（例えば、特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】米国特許公開２００４／０１７９２０５号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
撮像装置において、広い視野を得るためには、例えば、撮像素子のサンプリングピッチと光学視野に依存する。その結果、分解能が低下する可能性がある。
【０００５】
本発明の態様は、視野を広くしても、分解能の低下を抑制できる撮像装置、位置計測装置及び撮像方法並びに位置計測方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の第１の態様に従えば、視野の像を撮像する撮像素子を備える撮像装置であって、複数の前記視野の像を重ねて前記撮像素子に撮像可能とする像重ね部を備える撮像装置が提供される。
【０００７】
本発明の第２の態様に従えば、本発明の第１の態様の撮像装置を備え、前記視野内の所定の位置を計測する位置計測装置が提供される。
【０００８】
本発明の第３の態様に従えば、撮像素子を用いて視野の像を撮像する撮像方法であって、複数の前記視野の像を前記撮像素子に重ねて撮像させることと、重ねて撮像した複数の像を切り分けることと、を含む撮像方法が提供される。
【０００９】
本発明の第４の態様に従えば、本発明の第３の態様の撮像方法を用いて計測対象の位置を計測する位置計測方法が提供される。
【発明の効果】
【００１０】
本発明では、所定の分解能を維持しつつ広い視野を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】第１実施形態に係る撮像装置の一例を示す図である。
【図２】第２実施形態に係る撮像装置の一例を示す図である。
【図３】第３実施形態に係る撮像装置の一例を示す図である。
【図４】第４実施形態に係る撮像装置の一例を示す図である。
【図５】位置計測装置１００の外観の一例を示す図である。
【図６】構造物製造システム２００のブロック構成図である。
【図７】構造物製造システムによる処理の流れを示したフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明するが、本発明はこれに限定されない。以下の説明においては、ＸＹＺ直交座標系を設定し、このＸＹＺ直交座標系を参照しつつ各部の位置関係について説明する。水平面内の所定方向をＺ軸方向、水平面内においてＺ軸方向と直交する方向をＸ軸方向、Ｚ軸方向及びＸ軸方向のそれぞれと直交する方向（すなわち鉛直方向）をＹ軸方向とする。また、Ｘ軸、Ｙ軸、及びＺ軸まわりの回転（傾斜）方向をそれぞれ、θＸ、θＹ、及びθＺ方向とする。
【００１３】
＜第１実施形態＞
第１実施形態について説明する。
ここでは、例えば、３つの視野の像を重ねる撮像装置の例を用いて説明する。
【００１４】
図１は、撮像装置の一例を示す図である。
撮像装置１は、第１視野Ｖ１を有する第１視野部Ｃ１、第２視野Ｖ２を有する第２視野部Ｃ２、第３視野Ｖ３を有する第３視野部Ｃ３、各視野Ｖ１〜Ｖ３の像を撮像する撮像素子２、各視野Ｖ１〜Ｖ３の像をそれぞれ撮像素子２に導く像重ね部としてのビームスプリッター３、各視野部Ｃ１〜Ｃ３毎に設けられたシャッター部（像選択部）４１〜４３、シャッター４１〜４３の開閉等、撮像装置１の構成機器を統括的に制御する制御部ＣＯＮＴを備えている。
【００１５】
第１視野Ｖ１、第２視野Ｖ２、第３視野Ｖ３は、それぞれ略同じ大きさで順次隣り合う画角に設定されており、本実施形態では、一例として２５°の画角に設定されている。したがって、第１視野Ｖ１、第２視野Ｖ２、第３視野Ｖ３の方向は、Ｙ軸方向にそって異なる。図１においては、Ｙ軸方向に沿って、第１視野Ｖ１、第２視野Ｖ２、第３視野Ｖ３並んでいる。なお、本実施形態では、視野のそれぞれを２５°の画角に設定しているが、これに限られない。例えば、１０°、２０°、３０°、３５°でも構わない。
なお本実施形態では、第１視野Ｖ１、第２視野Ｖ２、第３視野Ｖ３の範囲が同じであるが、異なっていても構わない。例えば、第２視野Ｖ２の範囲に対して、第１視野Ｖ１、第３視野Ｖ２の範囲が小さくなっても構わない。
なお、本実施形態ではそれぞれの視野が順次隣りあって配置しているが、その配置はこれに限られない。例えば、それぞれの視野の少なくとも一部が重なりあうように設定されても構わない。
【００１６】
第１視野部Ｃ１は、第１視野Ｖ１の像を撮像素子２に結像させる結像光学系であるレンズＬ１、レンズＬ１を介して入射した光をビームスプリッター３に向けて反射するミラーＭ１を備えている。同様に、第３視野部Ｃ３は、第３視野Ｖ３の像を撮像素子２に結像させる結像光学系であるレンズＬ３、レンズＬ３を介して入射した光をビームスプリッター３に向けて反射するミラーＭ３を備えている。そして、第２視野部Ｃ２は、第２視野Ｖ２の像を撮像素子２に結像させる結像光学系であるレンズＬ２を備えている。
【００１７】
ビームスプリッター３は、互いに直交して配置され、入射した光のうち半分を透過させ、半分を反射するハーフミラーＨＭ１、ＨＭ２を備えたクロスプリズムが用いられている。撮像素子２は、ＣＣＤやＣＭＯＳセンサ等の光電変換素子で構成されている。撮像素子には、多数の受光素子が並んでおり、受光した光を電気信号に変換することが可能である。したがって、撮像素子２は、入射した光の強度を撮像信号に変換することが可能である。撮像素子２の撮像信号は制御部ＣＯＮＴに出力される。制御部ＣＯＮＴは、上記シャッター４１〜４３の動作を制御することで、入射する光を遮ることができる。光を発生する発光点を計測対象とする場合に、その計測対象の位置を光の強度の高い位置として、認識することができる。その場合に、視野内での光の強度の位置から、発光点である計測対象の位置を検出することができる。したがって、制御部ＣＯＮＴは、上記シャッター４１〜４３の動作を制御するとともに、シャッター４１〜４３の動作に応じて入力した撮像信号に基づいて、計測対象の位置を検出する。
【００１８】
上記構成の撮像装置１においては、例えば、シャッター部４１が開いている場合、第１視野Ｖ１からの光は、レンズＬ１及びミラーＭ１を介してビームスプリッター３に入射する。ビームスプリッター３に入射した第１視野Ｖ１からの光のうち、ハーフミラーＨＭ２で反射した光が撮像素子２に入射することで、第１視野Ｖ１の像が撮像される。同様に、シャッター部４３が開いている場合、第３視野Ｖ３からの光は、レンズＬ３及びミラーＭ３を介してビームスプリッター３に入射する。ビームスプリッター３に入射した第３視野Ｖ３からの光のうち、ハーフミラーＨＭ１で反射した光が撮像素子２に入射することで、第３視野Ｖ３の像が撮像される。また、例えば、シャッター部４２が開いている場合、第２視野Ｖ２からの光は、レンズＬ２を介してビームスプリッター３に入射する。ビームスプリッター３に入射した第２視野Ｖ２からの光のうち、ハーフミラーＨＭ１、ＨＭ２を透過した光が撮像素子２に入射することで、第２視野Ｖ２の像が撮像される。
【００１９】
ここで、シャッター部４１〜４３のいずれもが開いている状態では、第１視野Ｖ１〜第３視野Ｖ３の像は重なった状態で撮像素子２によって撮像されるため、各視野毎に計測対象を検出することができない。そのため、制御部ＣＯＮＴは、各視野毎に切り分けて計測対象を選択的に検出可能とするために、シャッター部４１〜４３を順次作動させて撮像素子２に撮像される視野の像を切り替える。
【００２０】
具体的には、第１視野Ｖ１の像を撮像する場合には、シャッター部４１を開き、シャッター部４２、４３を閉じ、第２視野Ｖ２及び第３視野Ｖ３からの光を遮光する。同様に、第２視野Ｖ２の像を撮像する場合には、シャッター部４２を開き、シャッター部４１、４３を閉じ、第１視野Ｖ１及び第３視野Ｖ３からの光を遮光する。そして、第３視野Ｖ３の像を撮像する場合には、シャッター部４３を開き、シャッター部４１、４２を閉じ、第１視野Ｖ１及び第２視野Ｖ２からの光を遮光する。
【００２１】
このように、シャッター部４１〜４３の動作を制御することにより、各視野毎の像を撮像素子２で撮像できるため、各視野Ｖ１〜Ｖ３毎に得られた撮像信号を用いて画像処理等の処理を施すことにより、各視野Ｖ１〜Ｖ３毎に、例えば発光点等の計測対象の有無及び当該計測対象の位置を検出する。各視野Ｖ１〜Ｖ３の絶対位置は既知であるため、視野内における計測対象の位置が検出されれば、当該計測対象の絶対位置を求めることが可能になる。
【００２２】
以上のように、本実施形態の撮像装置１では、複数の視野Ｖ１〜Ｖ２の像を一つの撮像素子２に重ねて撮像可能としているため、例えば一つの視野の画角に対応する大きさの撮像素子２で複数の視野を併せた画角に対応することができる。つまり、本実施形態では、撮像素子２に対して、複数の視野を重ねて撮像することができるので、分解能を維持しつつ３倍の大きさの視野を備えることができ、捉え方を逆にすると、同じ視野の場合には、従来と比較すると３倍の分解能を発現することが可能となっている。本発明では、撮像素子の所定領域において、複数の方向の視野を重ねることができるので、所定領域において、複数の方向の視野での情報を重ねることができる。したがって、複数の方向の視野に応じて、撮像素子の領域を拡大する必要がない。また、撮像素子において、複数の方向の視野を重ねることなく配置すると、一つの方向の視野の場合と比較して、撮像素子内での受光する領域が減少し、分解能が低下する。そのため、本発明では、複数の方向の視野を重ねるので、視野を拡げたことに伴う、分解能の低下を抑制することができる。
【００２３】
また、本実施形態では、シャッター部４１〜４３を用いて、後行程で画像処理を行う視野を容易に選択できるため、複数の視野Ｖ１〜Ｖ３の像を一つの撮像素子２に重ねる際にも、処理効率が低下することを防止できる。
なお、本実施形態では、シャッター部４１は、レンズＬ１とビームスプリッタ３との間に配置されているが、配置場所はこれに限られない。シャッター部４１とビームスプリッタ３との間に、レンズＬ１を配置しても構わない。
【００２４】
＜第２実施形態＞  
次に、第２実施形態について、図２を参照して説明する。この図において、図１に示す第１実施形態の構成要素と同一の要素については同一符号を付し、その説明を省略する。
上記第１実施形態では、各視野Ｖ１〜Ｖ３（各視野部Ｃ１〜Ｃ３）毎に結像光学系であるレンズを配置する構成としたが、第２実施形態では一つの結像光学系を共用する構成について説明する。
【００２５】
図２に示されるように、本実施形態の撮像装置１においては、結像光学系であるレンズＬがビームスプリッター３と撮像素子２との間に配置されている。
他の構成は、上記第１実施形態と同様である。
【００２６】
上記構成の撮像装置１においては、各視野Ｖ１〜Ｖ３からの光はビームスプリッター３を出射した後にレンズＬに入射し、各視野Ｖ１〜Ｖ３の像が撮像素子２に結像することで、撮像される。本実施形態では、ビームスプリッタ３と撮像素子２との間にレンズＬを設置することにより、第１実施形態に比べて、レンズＬの個数を減らすことができる。
【００２７】
＜第３実施形態＞
次に、第３実施形態について、図３を参照して説明する。この図において、図２に示す第２実施形態の構成要素と同一の要素については同一符号を付し、その説明を省略する。
上記第２実施形態では、３つの視野Ｖ１〜Ｖ３の像を撮像素子２に重ねて撮像可能とする構成であったが、第３実施形態では、２つの視野Ｖ１〜Ｖ２の像を撮像素子２に重ねて撮像可能とする構成について説明する。
【００２８】
図３に示されるように、本実施形態の撮像装置１は、第１視野Ｖ１を有する第１視野部Ｃ１、第２視野Ｖ２を有する第２視野部Ｃ２を備えており、各視野Ｖ１〜Ｖ２の像は、ハーフミラーＨＭ２を備えるビームスプリッター３Ａ及びレンズＬを介して撮像素子２に入力して撮像される。本実施形態では、２つの視野Ｖ１〜Ｖ２からの光を撮像素子２に導くために、一般的に用いられるハーフプリズムをビームスプリッター３Ａとして用いている。
【００２９】
上記構成の撮像装置１では、撮像素子２に２つの視野を重ねることにより、撮像素子２に一つの視野の像を作成する場合と同じ分解能で、２倍の大きさの視野の像に関する情報を取得することができる。
また、本実施形態の撮像装置１では、汎用性の高いハーフプリズムを用いることにより、部材調達の容易化及び装置の低価格化に寄与できる。
【００３０】
＜第４実施形態＞
次に、第４実施形態について、図４を参照して説明する。この図において、図２に示す第２実施形態の構成要素と同一の要素については同一符号を付し、その説明を省略する。
上記第２実施形態では、２つのハーフミラーＨＭ１、ＨＭ２を有するビームスプリッター３を用いる構成としたが、本実施形態では、図４に示すように、それぞれが一つのハーフミラーを有するハーフプリズムからなる２つのビームスプリッター３Ａ、３Ｂを直列的に配置する構成を採っている。
【００３１】
ビームスプリッター３Ａ、３Ｂは、撮像素子２への光の入射方向に沿って離間して配置されている。第３視野Ｖ３からの光の一部（略半分）は、ビームスプリッター３ＢのハーフミラーＨＭ１で反射するとともに、さらにその一部（略半分、総光量の１／４）がビームスプリッター３ＡのハーフミラーＨＭ２を透過し、レンズＬを介して撮像素子２に入射する。なお、本実施形態では、ビームスプリッター3Ａ、3Ｂを離間させているが、図４において、撮像素子２に光が入射する（Ｘ軸方向）にそって、ビームスプリッター3Ａと３Ｂを接触させて配置しても構わない。
【００３２】
また、第１視野Ｖ１からの光の一部（略半分）は、ビームスプリッター３ＡのハーフミラーＨＭ２で反射し、レンズＬを介して撮像素子２に入射する。そして、第２視野Ｖ２からの光の一部（略半分）は、ビームスプリッター３ＢのハーフミラーＨＭ１を透過するとともに、さらにその一部（略半分、総光量の１／４）がビームスプリッター３ＡのハーフミラーＨＭ２を透過し、レンズＬを介して撮像素子２に入射する。
このように３つの視野Ｖ１〜Ｖ３の像は、重なった状態で撮像素子２により撮像可能となっている。
【００３３】
従って、本実施形態では、上記第２実施形態と同様の作用・効果が得られることに加えて、汎用性の高いハーフプリズムを用いることにより、部材調達の容易化及び装置の低価格化に寄与できる。
【００３４】
＜第５実施形態＞
次に、上記撮像装置１を備えた位置計測装置について、図５を参照して説明する。
図５は、接触子５１を有するプローブ装置５０を計測対象として設置された位置計測装置１００の概略的な外観斜視図である。
位置計測装置１００の詳細に関しては、例えば、米国特許公開２００４／０１７９２０５号明細書に記載してある。
【００３５】
プローブ装置５０は、接触子５１と発光点Ｆ１〜Ｆ３とを備えている。発光点Ｆ１〜Ｆ３は所定の相対位置関係をもって互いに離間して配置されている。接触子５１は、発光点Ｆ１〜Ｆ３に対して所定の相対位置関係をもって配置されている。従って、発光点Ｆ１〜Ｆ３の位置を計測することにより、接触子５１の位置を検出することが可能になる。
【００３６】
位置計測装置１００は、上述した撮像装置１（ここでは撮像装置１Ａ〜１Ｃとする）がプローブ装置５０を視野に臨ませて水平方向に沿って互いに間隔をあけて３つ配置された構成となっている。
そして、発光点Ｆ１〜Ｆ３の発光・発光停止は、制御部ＣＯＮＴによって個別に制御される。
【００３７】
以下の説明では、撮像装置１Ａ〜１Ｃの配列方向をＸ方向とし、Ｘ方向と直交する鉛直方向をＺ方向とし、Ｘ方向及びＺ方向と直交する方向（プローブ装置５０と略対向する方向）をＹ方向とする座標系を用いて説明する。
【００３８】
両端側に位置する撮像装置１Ａ、１Ｃは、Ｘ方向に沿ったライン状の撮像範囲を有するＣＣＤ素子を撮像素子として備えている。中間に位置する像装置１Ｂは、Ｚ方向に沿ったライン状の撮像範囲を有するＣＣＤ素子を撮像素子として備えている。各撮像装置１Ａ〜１Ｃは、視野が互いに交差するように配置されている。
【００３９】
撮像装置１Ａ〜１Ｂの撮像信号は、制御部ＣＯＮＴに出力される。制御部ＣＯＮＴは、撮像装置１Ａ〜１Ｂから出力された撮像信号に基づいて接触子５１の位置を検出する（後述）。
【００４０】
以下、位置計測装置１００によってプローブ装置５０の位置計測を行う手順について説明する。なお、撮像装置１Ａ〜１Ｃの位置・姿勢等はそれぞれ既知であるものとして説明する。
【００４１】
まず、発光点Ｆ１の位置を計測する場合、制御部ＣＯＮＴが発光点Ｆ２、Ｆ３を発光停止とした状態で発光点Ｆ１のみを発光させる。発光する発光点Ｆ１については、上述したように、撮像装置１Ａにより撮像することで、その撮像信号及び撮像装置１Ａの位置情報に基づいて、撮像装置１Ａを基準とする発光点Ｆ１のＸ方向の位置（方位）が計測される。
【００４２】
同様に、発光点Ｆ１については、撮像装置１Ｃにより撮像することで、その撮像信号及び撮像装置１Ｃの位置情報に基づいて、撮像装置１Ｃを基準とする発光点Ｆ１のＸ方向の位置（方位）が計測される。ここで、撮像装置１Ａの視野と撮像装置１Ｃの視野の重なる方向はＺ方向に延在する方向となるため、これら撮像装置１Ａ、１Ｃを基準とする発光点Ｆ１のＸ方向の位置（方位）を用いることにより、幾何学的にＸＹ平面における発光点Ｆ１の位置が計測される。
【００４３】
次に、制御部ＣＯＮＴは、発光点Ｆ１について、撮像装置１Ｂにより撮像することで、その撮像信号及び撮像装置１Ｂの位置情報に基づいて、撮像装置１Ｂを基準とする発光点Ｆ１のＺ方向の位置（方位）が計測される。従って、撮像装置１Ａ〜１Ｃの撮像結果から発光点Ｆ１の空間座標が求められる。
【００４４】
発光点Ｆ２、Ｆ３についても、発光点Ｆ１と同様に、個別に発光させた状態で撮像装置１Ａ〜１Ｃを撮像し、位置計測を行うことにより、発光点Ｆ２、Ｆ３の空間座標を計測することができる。そして、計測された発光点Ｆ１〜Ｆ３の空間座標を用いて演算処理することにより、接触子５１の位置が求められる。求められた接触子５１の位置については、制御部ＣＯＮＴにより作業者に対して表示させたり、あるいはプローブ装置５０の位置・姿勢を調整する駆動装置が設けられる場合には、所望の位置・姿勢に移動させるためのデータとして用いることができる。
【００４５】
以上のように、本実施形態では、上述した撮像装置１Ａ〜１Ｃを備えているため、分解能を維持しつつ、より大きな視野を得ることができ、また、同じ視野の場合には、より高度の分解能を発現することができるため、計測対象物の位置を高精度に計測することが可能になる。
【００４６】
なお、本実施形態では、発光点Ｆ１〜Ｆ３の位置を計測することにより、接触子５１の位置を検出することが可能としていたが、位置を検出するのは、測定物と接触して測定している位置を特定する接触式プローブの接触子５１に限られない。例えば、測定物と接触しないで、測定物の位置を特定する非接触式の計測装置でもかまわない。例えば、非接触式の計測装置として、レーザを用いたライン光を測定物に照射し、測定物の表面に照射されたライン光を撮像する計測装置でも構わない。また、発光点Ｆ１〜Ｆ３を測定物に固定し、発光点Ｆ１〜Ｆ３を基準に、測定物内の位置を算出しても構わない。
【００４７】
次に、上述した位置計測装置１００を備えた構造物製造システムについて説明する。
図６は、構造物製造システム２００のブロック構成図である。構造物製造システム２００は、上述の位置計測装置１００と、その位置計測装置１００の計測対象のプローブ装置５０と、設計装置１１０と、成形装置１２０と、制御装置（検査装置）１３０と、リペア装置１４０とを備える。本実施形態においては、構造物製造システム２００は、自動車のドア部分などの成形品を作成する。
【００４８】
設計装置１１０は、構造物の形状に関する設計情報を作成し、作成した設計情報を成形装置１２０に送信する。また、設計装置１１０は、作成した設計情報を制御装置１３０の後述する座標記憶部１３１に記憶させる。ここで、設計情報とは、構造物の各位置の座標を示す情報である。成形装置１２０は、設計装置１１０から入力された設計情報に基づいて上記構造物を作製する。成形装置１２０の成形工程には、鋳造、鍛造、または切削等が含まれる。
【００４９】
位置計測装置１００は、計測対象のプローブ装置５０（計測対象物）の座標を測定し、測定した座標を示す情報を制御装置１３０へ送信する。また、プローブ装置５０は、作成された構造物（被測定物）の座標を測定し、測定した座標を示す情報を制御装置１３０へ送信する。制御装置１３０は、座標記憶部１３１と、検査部１３２とを備える。座標記憶部１３１には、前述の通り、設計装置１１０により設計情報が記憶される。検査部１３２は、座標記憶部１３１から設計情報を読み出す。検査部１３２は、位置計測装置１００およびプローブ装置５０から受信した座標を示す情報から、作成された構造物を示す情報（形状情報）を作成する。検査部１３２は、形状測定装置１００から受信した座標を示す情報（形状情報）と座標記憶部１３１から読み出した設計情報とを比較する。検査部１３２は、比較結果に基づき、構造物が設計情報通りに成形されたか否かを判定する。換言すれば、検査部１３２は、作成された構造物が良品であるか否かを判定する。検査部１３２は、構造物が設計情報通りに成形されていない場合、修復可能であるか否か判定する。修復できる場合、検査部１３２は、比較結果に基づき、不良部位と修復量を算出し、リペア装置１４０に不良部位を示す情報と修復量を示す情報とを送信する。
【００５０】
リペア装置１４０は、制御装置１３０から受信した不良部位を示す情報と修復量を示す情報とに基づき、構造物の不良部位を加工する。
【００５１】
図７は、構造物製造システム２００による処理の流れを示したフローチャートである。まず、設計装置１１０が、構造物の形状に関する設計情報を作製する（ステップＳ１０１）。次に、成形装置１２０は、設計情報に基づいて上記構造物を作製する（ステップＳ１０２）。次に、位置計測装置１００はプローブ装置５０の座標を測定する（ステップＳ１０３）。次に、プローブ装置５０は、作成された上記構造物の形状を測定する（ステップＳ１０4）。次に制御装置１３０の検査部１３２は、位置計測装置１００とプローブ装置５０とからなる作成された構造物の形状情報と、上記設計情報とを比較することにより、構造物が設計情報通りに作成された否かを検査する（ステップＳ１０５）。
【００５２】
次に、制御装置１３０の検査部１３２は、作成された構造物が良品であるか否かを判定する（ステップＳ１０６）。作成された構造物が良品である場合（ステップＳ１０６  ＹＥＳ）、構造物製造システム２００はその処理を終了する。一方、作成された構造物が良品でない場合（ステップＳ１０６  ＮＯ）、制御装置１３０の検査部１３２は、作成された構造物が修復できるか否か判定する（ステップＳ１０７）。
作成された構造物が修復できる場合（ステップＳ１０７  ＹＥＳ）、リペア装置１４０は、構造物の再加工を実施し（ステップＳ１０８）、ステップＳ１０３の処理に戻る。一方、作成された構造物が修復できない場合（ステップＳ１０７  ＮＯ）、構造物製造システム２００はその処理を終了する。以上で、本フローチャートの処理を終了する。
【００５３】
以上により、上記の実施形態における形状測定装置１００が構造物の座標を正確に測定することができるので、構造物製造システム２００は、作成された構造物が良品であるか否か判定することができる。また、構造物製造システム２００は、構造物が良品でない場合、構造物の再加工を実施し、修復することができる。
【００５４】
なお、本実施形態におけるリペア装置１４０が実行するリペア工程は、成形装置１２０が成形工程を再実行する工程に置き換えられてもよい。その際には、制御装置１３０の検査部１３２が修復できると判定した場合、成形装置１２０は、成形工程（鍛造、切削等）を再実行する。具体的には、例えば、成形装置１２０は、構造物において本来切削されるべき箇所であって切削されていない箇所を切削する。これにより、構造物製造システム２００は、構造物を正確に作成することができる。
【００５５】
なお、上述の構造物の製造システムでは、位置計測装置１００とプローブ装置５０とから作成された構造物の形状を測定したが、測定する対象はこれに限られない。例えば、位置計測装置１００とプローブ装置５０とを用いて、構造物における組み立て位置を計測しても構わない。構造物における組み立て位置とは、構造物に他の部材を取り付ける位置、もしくは構造物に加工を加える位置などもしくは、構造物に他の部材が取り付けられた位置、もしくは構造物に加工が加えられた位置である。構造物における組み立て位置を、あらかじめ記憶された組み立て情報と比較することにより、構造物製造システム２００は、組み立てられた構造物が良品であるか否かを判断することができる。また、構造物製造システム２００は、組み立てられた構造物が良品でないばあいに、構造物の再加工を実施し、修復することができる。
【００５６】
以上、添付図面を参照しながら本発明に係る好適な実施形態について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。上述した例において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。
【００５７】
例えば、上記実施形態では、２つ、あるいは３つの視野の像を重ねて撮像素子２に撮像可能とする構成を例示したが、４つ以上の視野の像を重ねて撮像素子２に撮像可能とする構成にも適用可能であることは言うまでもない。
【００５８】
また、上記実施形態では、撮像装置１における視野毎にシャッター部を設ける構成としたがこれに限定されるものではなく、例えば、視野の数をｎ個としたきには、１つの視野については当該視野からの光が常に撮像素子２に入射する場合でも、他の視野からの光を順次遮光・遮光解除することにより、計測対象である発光点の像がいずれの視野に属するものかを判別できるため、シャッター部の数としては（ｎ−１）とする構成であってもよい。
【００５９】
また、上記実施形態では、視野の像をビームスプリッターにより重ねたが、重ねる手段はこれに限られない。例えば、ミラーを配置し、そのミラーが第１の視野の像を撮像素子に導く角度と、第２の視野の像を撮像素子に導く角度との間を、移動可能にすることで、第１の視野の像と、第２の視野の像とを重ねることが可能になる。
また、上記実施形態では、第１の視野の像のすべてと、第２の視野の像のすべてとが重なるようにしたが、それぞれの一部が重なるようにしても構わない。この場合においても、第１の視野の像と第２の視野の像とを合わせた領域よりも、小さい領域の撮像素子で、第１の視野の像と第２の視野の像を観察することができる。
【００６０】
さらに、上記実施形態では、撮像素子２が撮像した複数の像のうち、所定の処理（画像処理）を行う像を選択する像選択部としてシャッター部を設ける構成を例示したが、これに限られず、例えば、計測対象を臨む位置に俯瞰用カメラを設置しておき、当該俯瞰用カメラが撮像した結果から、計測対象である発光点の像が複数の視野のうち、いずれの視野に属するものかを判別する構成であってもよい。この場合、俯瞰用カメラは、高精度である必要はなく、コスト増を抑えることができる。
【００６１】
また、上記実施形態では、撮像素子２としてＣＣＤセンサを用いる構成を例示したが、これに限られるものではなく、例えばＣＭＯＳセンサを用いる構成であってもよい。ＣＭＯＳセンサを用いる場合には、撮像可能範囲で撮像したデータの一部を選択して転送することが可能なので、必要とされる精度に応じて狭い範囲のデータを制御部ＣＯＮＴに転送することで処理時間を短くして処理効率を向上させることも可能である。
また、上記実施形態では、ＣＣＤセンサをラインセンサとする構成としたが、他の撮像範囲を有するセンサを用いることも可能である。
【００６２】
また、複数の視野のそれぞれに対して、撮像可能範囲の特定領域を区画して割り当てることにより、重なった複数の視野の像を切り分けることも可能になり、上述したシャッター部や俯瞰用カメラを設ける必要がなくなり、装置の小型化、低価格化を実現することができる。
【符号の説明】
【００６３】
１、１Ａ〜１Ｃ…撮像装置、  ２…撮像素子、  ３…ビームスプリッター（像重ね部）、  ４１〜４３…シャッター部（像選択部）、  １００…位置計測装置、  Ｆ１〜Ｆ３…発光点、  Ｌ、Ｌ１〜Ｌ３…レンズ（結像光学系）、  Ｖ１〜Ｖ３…視野
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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